simd寄存器的大小端问题

SIMD寄存器的数据存储模式

一直很疑惑，SIMD寄存器中数据以什么形式进行存储的。首先简单介绍一下大小端：我们用地址最低位来表示程序的一个object，无论这个object是一个整数、数组、class、或者其他数据结构。我们表示这个object，用的一直是地址最低位。当我们知道了object的大小，我们变知道了这个object全部字节。问题就是，我们如何解释这些字节？

大小端这个这个概念其实从我接触计算机的时候就一直困惑着我，包括后来考研也没有把这块给弄清楚。

• 内存地址从高地址往低地址进行生长。数据无论是c++中class还是array都是一串比特流，是从低地址一直放到高地址。

• 任何object的地址，比如c++中的class或者数组都可以被视为一个object。而最低的地址用于表示object的起始地址。

• 数组有些特殊：

  例如 short a[] = {1, 2, 3}，那么从低位到高位进行存放bit，0x010002000300。数组是按index从低地址放到高地址，数组中元素是按照byte从低地址放到高地址，这看起来有点奇怪。但是记住这张图就行了

我自己也做了一些试验：

可以看到bit是翻转的。

• 普通寄存器中的endian。按道理寄存器中是没有endian的概念了，但因为x86-64同时保留了 rax 与 eax这些概念。导致我们访问一个64位的寄存器，实际上是一个big endian的顺序。比如数字0x00000001，存放在eax中，那么有效位1实际上在 ax中也能看到。寄存器的字节序就是数字的表示顺序。

• simd寄存器。在上面提到寄存器中实际上是大端，但是simd寄存器，例如xmmm0，它可以存放4个float数值。如果我们使用_mm_set_ps(1.0, 2.0, 3.0, 4.0)，其寄存器中的组织和内存的字节序如下图：

  

  如果我们通过代码来看的话，我们可以看到，结果和我们的预期一样：

• simd中bit的index如何定义？例如hadd这个simd函数

simd寄存器中哪一端是128哪一端是0？实际通过代码实验我们确定了simd的index顺序，我们以load_ss这个函数为例子验证了我们的猜测

至此，我们彻底搞明白了寄存器的右端是index 0。大小端这个困惑了我多年的问题至此圆满解决，✿✿ヽ(°▽°)ノ✿